Материал: полезная метода

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

При переходе от хрома к вольфраму возрастает устойчивость оксидов RО3.

Вольфрам – традиционный материал спиралей ламп накаливания, но основное количество металла расходуется в сплавах с железом (инструментальные стали). В галогенных лампах используется обратный перенос испаряемого вольфрама для повышения рабочей температуры, светоотдачи и срока службы:

W + 2 I2 = WI4

На воздухе молибден и вольфрам сгорают до сублимируемых (дым) оксидов MoO3 и WO3.

§3. Лабораторная работа «Свойства элементов VI Б группы ПС Д.И.Менделеева и их соединений»

Опыт 1. Получение и свойства гидроксида Cr(III).

К2-3 мл раствора какой-нибудь соли хрома прибавьте 2-3 капли раствора щелочи. Наблюдайте выпадение осадка гидроксида хрома. Полученный осадок разделите на две пробирки. В одну из них прибавьте избыток щелочи, а в другую - разбавленной кислоты.

Напишите уравнения реакций. Пробирку с хромитом натрия оставьте для опыта № 3.

Опыт 2. Гидролиз солей хрома.

а) Раствор соли хрома испытайте синей лакмусовой бумажкой. Объясните изменение ее цвета. Напишите уравнения реакций гидролиза сульфата хрома в молекулярном и ионном виде.

б) В две пробирки налейте 4-5 капель раствора соли хрома (III) и добавьте в одну их них раствор соды, а в другую - раствор сульфида аммония. Испытывая растворение образовавшихся осадков в кислотах и щелочах, покажите, что полученные осадки одинаковы.

Опыт 3. Получение хромата.

Краствору хромита прибавьте бромной воды до изменения окраски. Сравните полученную окраску с раствором хрома (III). Раствор сохраните для последующих опытов. Напишите уравнение окисления хромита в хромат в электронно-ионном виде.

Опыт 4. Взаимные превращения хроматов в бихромат. а) Превращение хромата в бихромат.

Краствору хромата, полученному в 3-м опыте прилейте кислоты до изменения окраски. Сравните полученную окраску с раствором бихромата. Раствор сохраните. Напишите уравнения реакций превращения хромата в бихромат в молекулярной и ионной формах.

б) Превращение бихромата в хромат.

Кполученному раствору бихромата прибавьте щелочь до изменения оранжевого цвета раствора в желтый.

341

Составьте уравнения реакций в молекулярной и ионной формах. Опыт 5. Окислительные свойства бихроматов.

а) Окисление бихроматом сульфита.

Кподкисленному серной кислотой раствору бихромата прибавьте сульфита натрия и наблюдайте изменение окраски. Напишите уравнения реакций в электронно-ионном виде.

б) Окисление бихроматом йодида.

Кподкисленному серной кислотой раствору бихромата калия прибавьте немного раствора йодида калия. К полученному раствору прибавьте 1-2 мл раствора крахмала. Напишите уравнения реакций в электронно-ионной форме.

§4. Задачи для самостоятельного решения.

1. Определите степень окисления хрома, молибдена и вольфрама в следующих соединениях: Cr2(SO4)3, (BiO)2Cr2O7, Fe(CrO2)2, MoS2, Na2MoOS3, (NH4)2WO2S2. Назовите эти соединения.

2. Составьте уравнения следующих реакций:

а) Cr2O3 + Na2CO3 + KClO3 =

б) K2Cr2O7 + Zn + H2SO4 =

в) Cr2(SO4)3 + H2SO4 + NaBiO3 = Bi3+ + ...

3.Напишите графические формулы: CrO5, H2Cr2O12, H2MoO5.

4.Сколько мл 1М раствора бихромата калия потребуется для окисления 10 г йодида калия в кислой среде? Ответ: 10 мл.

342

ТЕМА 12. ЭЛЕМЕНТЫ VII Б ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

Вопросы к занятию.

1.Место подгруппы марганца в периодической системе элементов. Электронные формулы элементов и характерные степени окисления.

2.Физические свойства марганца, технеция, рения.

3.Химические свойства элементов: отношение к кислотам, щелочам, неметаллам.

4.Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов марганца.

5.Окислительно-восстановительные свойства соединений марганца.

§1.Общая характеристика подгруппы хрома на основе электронной структуры. Электронные формулы элементов VII Б группы и характерные степени окисления.

В побочную подгруппу VII группы периодической системы входят элементы: марганец Mn, технеций Tc и рений Re, борий Bh резко

различающиеся по своей распространенности в природе. Электронное строение атомов: 25Mn [Ar]4s23d5, 43Tc [Kr]5s24d5, 75Re [Xe]6s25d5, 107Bh

[Rn]7s26d5. Так, марганец является самым распространенным из тяжелых металлов после железа. Технеций - элемент неустойчивый и в природе не встречается, однако он сравнительно легко может быть получен искусственно с помощью различных ядерных реакций (свое название этот элемент получил от греческого technetos - искусственный). Рений относится к числу редких элементов. В отличие от марганца рений не образует собственных минералов, а встречается в ничтожных количествах в некоторых молибденовых и других редких минералах. Борий радиоактивный элемент, синтезированный впервые в 1976 г. в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна). Наиболее стабильный из полученных изотопов бория – 267Bh имеет период полураспада – 17 с. В компактном состоянии марганец имеет светлосерый, технеций – серебристо-белый цвета; все три металла парамагнитны и тугоплавки. В таблице приведены справочные данные об элементах этой подгруппы.

343

§2. Химические свойства элементов VII Б группы и их соединений.

Химическая активность свободных металлов в ряду Mn–Tc–Re

понижается. Так, в соответствии со значениями стандартных электродных потенциалов Mn стоит в ряду напряжений до водорода (между Mg и Zn), a Tc и Re - после водорода. Поэтому марганец довольно активно реагирует с разбавленными кислотами с образованием солей марганца(II), а в порошкообразном виде при нагревании разлагает воду:

Mn + H2O = MnO + Н2.

Марганец легко окисляется кислородом воздуха, однако образующаяся при этом оксидная пленка препятствует дальнейшему окислению металла. В порошкообразном состоянии и при нагревании марганец довольно легко окисляется серой и галогенами.

Технеций и рений реагируют лишь с азотной и горячей концентрированной серной кислотами, образуя соответственно технециевую HTcO4 и рениевую HReO4 кислоты:

3Tc + 7HNO3 = 3HTcO4 + 7NO + 2H2O; 2Re + 7H2SO4 = 2HReO4 + 7SO2 + 6H2O.

В сухом воздухе Tc и Re при обычной температуре довольно устойчивы, окисляются они только при температуре выше 10000C. Во влажном же воздухе они постепенно окисляются уже при обычной температуре с образованием соответствующих кислот:

4Re + 7O2 + 2H2O = 4HReO4.

Рений, несмотря на то, что в общем проявляет те же степени окисления, что и марганец, отличается от марганца ярко выраженной склонностью к проявлению степени окисления +7. Это соответствует общему правилу, согласно которому в побочных подгруппах, образованных переходными элементами, тяжелые элементы склонны к проявлению более высокой степени окисления, чем легкие.

344

Технеций по своим химическим свойствам очень схож с рением; оба они более близки по своим химическим свойствам к своим соседям по горизонтальному ряду (Mo и Ru, W и Os), чем к марганцу.

Марганец. Марганец имеет лишь очень незначительное сходство с элементами главной подгруппы VII группы, т. е. с галогенами. Это сходство заметно проявляется лишь в соединениях с высшей степенью окисления. Так, оксид марганца(VII) Mn2O7 можно сопоставить с оксидом хлора(VII) Cl2O7. Оба эти оксида в обычных условиях - жидкости; оба - малоустойчивы (разлагаются от удара и нагревания); оба оксида - ангидриды сильных кислот (соответственно марганцовой HMnO4 и хлорной HClO4); наконец, оба оксида (как и соответствующие им кислоты и соли) - сильные окислители.

Гораздо больше марганец похож на соседние с ним по горизонтальному ряду элементы - Cr и Fe. Так, подобно хрому и железу, марганец образует соли типа Ме2ЭO4, например: K2CrO4 хромат; K2MnO4 манганат; K2FeO4 феррат.

Так же как хром и железо, марганец образует в низших степенях окисления труднорастворимые оксиды.

По своим химическим свойствам марганец ближе всего стоит к железу. Это сходство проявляется как в аналитических реакциях, так и в том, что оба элемента почти всегда встречаются в природе вместе.

Наиболее важным природным соединением марганца является пиролюзит MnO2. Встречаются также марганцевые руды, содержащие браунит Mn2O3, гаусманит Mn3O4 (2MnO·MnO2) и марганцевый шпат

MnCO3.

Кроме того, марганец в виде оксидов содержится почти во всех железных рудах.

Марганец добывают в виде ферромарганца, содержащего 85...88 % марганца, до 7 % углерода, остальное - железо. Выплавку ферромарганца из смеси марганцевых и железных руд осуществляют с помощью угля как восстановителя:

MnO2 + 2C = Mn + 2CO.

Марганец с минимальным содержанием железа и полным отсутствием углерода получают из пиролюзита алюмотермическим способом. Так как алюминий очень бурно реагирует с диоксидом марганца, то пиролюзит предварительно прокаливают, в результате чего образуется смешанный оксид Mn3O4, который реагирует с алюминием более спокойно:

3MnO2 = Mn3O4 + О2;

3 Mn3O4+ 8Al = 4Al2O3 + 9Mn.

Чистый марганец получают электролизом раствора сульфата марганца MnSO4.

345

Источник: https://studfile.net/preview/13934651/